JP2002199510A - 電気車用組電池の電圧検出装置 - Google Patents
電気車用組電池の電圧検出装置Info
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Abstract
てその差動増幅部の故障診断を行う電圧検出回路を得
る。 【解決手段】セルコントローラC/C1は、故障診断時
にセル電圧検出スイッチSWa1〜SWa8をオフ、セ
ル基準電圧源スイッチSWcおよび容量調整回路スイッ
チSWb1〜SWb8をオンする。差動増幅部D1〜D
8で検出される電圧が3.75Vから0.15V以上異
なる場合に差動増幅部の故障を判断する。判断結果は差
動増幅部で検出された電圧値とともにセルコントローラ
C/C1からバッテリコントローラB/Cに送信され
る。バッテリコントローラB/Cは、受信した判断結果
と電圧値とに基づいて故障を判断する。セルコントロー
ラC/C1は、セル電圧検出時にセル電圧検出スイッチ
SWa1〜SWa8をオン、セル基準電圧源スイッチS
Wcおよび容量調整回路スイッチSWb1〜SWb8を
オフする。差動増幅部D1〜D8のそれぞれでセルC1
〜C8の電圧を検出する。
Description
電圧検出装置に関する。
複数の単位電池(以下ではセルと呼ぶ)から成る組電池
が用いられる。組電池の各セルはモジュールと呼ばれる
所定数のセルごとに区分(ひとまとめをモジュール電池
と呼ぶ)され、各モジュール電池ごとに設けられたセル
コントローラによってモジュール電池を構成するセルが
管理される。各セルコントローラは、それが管理するモ
ジュール電池から電力が供給される。一方、車両側には
各セルコントローラを制御して組電池を管理するバッテ
リーコントローラが設けられており、セルコントローラ
およびバッテリーコントローラ間はシリアル通信により
相互にデータが送受信される。充放電の際、バッテリー
コントローラはセルコントローラから送信されるセル電
圧データに基づいて充放電制御を行う。
けられるとともに、この検出回路自身の故障診断を行う
技術が知られている。図7は、モジュール電池を構成す
る各セルの電圧を検出する従来の電圧検出回路のブロッ
ク図である。図7において、モジュール電池とセルコン
トローラとが接続されている。モジュール電池は、8つ
のセルC1〜C8によって構成されている。セルコント
ローラには、セルC1〜C8のそれぞれの端子間に2つ
の差動増幅器A1とD1,A2とD2,…,A8とD8
が設けられており、各セルの電圧がそれぞれ2つの差動
増幅器によって検出される。たとえば、セルC1の電圧
値Vc1は、差動増幅器A1とD1とで検出される。セ
ルコントローラのCPUは、差動増幅器A1による検出
電圧Va1と差動増幅器D1による検出電圧Vd1とに
よってセルC1の充電状態をチェックする。容量調整回
路E1〜E8は、セルC1〜C8の充電状態にばらつき
が生じている場合に該当するセルを放電することで、所
定の状態(たとえば平均電圧)として充電状態のばらつき
を抑制する回路である。セルコントローラのCPUは、
検出電圧Va1およびVd1によってセルC1の充電状
態のばらつきを判断すると、容量調整回路E1を介して
セルC1を放電させる。このような電圧検出回路におい
て、セルコントローラのCPUは、2つの差動増幅器に
よって検出される電圧値の差が所定値Vng以上の場合
に、差動増幅器A1およびD1のいずれかに故障が生じ
たと判断する。
は、モジュール電池を構成する各セルごとに2つの差動
増幅器を備えていたので、回路のコストが高くなってい
た。
出と電圧検出回路自身の故障診断とを行う電圧検出装置
を低コストで提供することにある。
1、図2に対応づけて本発明を説明する。 (1)請求項1に記載の発明による電気車用組電池の電
圧検出装置は、複数の単位電池で構成される電気車用組
電池を電源として駆動する車両に適用され、単位電池C
1〜C8ごとに設けられて単位電池C1〜C8の電圧を
検出する電圧検出回路D1〜D8と、電圧検出回路D1
〜D8と単位電池C1〜C8間の接続をオン/オフする
第1のスイッチ回路SWa1〜SWa8と、所定の電圧
を発生する電圧発生回路Vsと、電圧発生回路Vsと電
圧検出回路D1〜D8間の接続をオン/オフする第2の
スイッチ回路SWcと、第1のスイッチ回路SWa1〜
SWa8がオンされるとともに第2のスイッチ回路SW
cがオフされているとき、電圧検出回路D1〜D8で検
出される電圧に応じて単位電池C1〜C8の充電状態を
診断する一方、第1のスイッチ回路SWa1〜SWa8
がオフされるとともに第2のスイッチ回路SWcがオン
されているとき、電圧検出回路D1〜D8で検出される
電圧に応じて電圧検出回路D1〜D8の故障診断を行う
診断装置CPUとを備えることにより、上述した目的を
達成する。 (2)請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電気
車用組電池の電圧検出装置において、単位電池C1〜C
8ごとに設けられ、診断装置CPUにより単位電池C1
〜C8の容量の調整が必要と診断された場合に当該単位
電池C1〜C8を放電させる容量調整回路E1〜E8を
さらに備え、第2のスイッチ回路SWcがオンされる
と、電圧発生回路Vsにより発生された電圧が容量調整
回路E1〜E8を介して電圧検出回路D1〜D8に印加
されることを特徴とする。 (3)請求項3に記載の発明による電気車用組電池の電
圧検出装置は、複数の単位電池で構成される電気車用組
電池を電源として駆動する車両に適用され、単位電池C
1〜C8ごとに設けられて単位電池C1〜C8の電圧を
検出する電圧検出回路D1〜D8と、電圧検出回路D1
〜D8と単位電池C1〜C8間の接続をオン/オフする
第1のスイッチ回路SWa1〜SWa8と、所定の電圧
を発生する電圧発生回路Vsと、電圧発生回路Vsと電
圧検出回路D1〜D8間の接続をオン/オフする第2の
スイッチ回路SWcと、第1のスイッチ回路SWa1〜
SWa8がオンされるとともに第2のスイッチ回路SW
cがオフされているとき、電圧検出回路D1〜D8で検
出される電圧に応じて単位電池C1〜C8の充電状態を
診断する一方、第1のスイッチ回路SWa1〜SWa8
がオフされるとともに第2のスイッチ回路SWcがオン
されているとき、電圧検出回路D1〜D8で検出される
電圧に応じて電圧検出回路D1〜D8の故障診断を行う
第1の診断装置(セルコントローラC/C1のCPU)と
電圧検出回路D1〜D8で検出される電圧と第1の診断
装置(C/C1内のCPU)による診断結果とに基づい
て、電圧検出回路D1〜D8および第1の診断装置(C
/C1内のCPU)の故障診断を行う第2の診断装置(B
/C内のCPU)とを備えることにより、上述した目的
を達成する。 (4)請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の電気
車用組電池の電圧検出装置において、第1の診断装置
(C/C1内のCPU)と第2の診断装置(B/C内のC
PU)との間で電圧検出回路D1〜D8による検出電圧
と第1の診断装置(C/C1内のCPU)による診断結果
とを授受する通信回路をさらに備え、第2の診断装置
(B/C内のCPU)は、授受された検出電圧と診断結果
とに基づいて、通信回路の故障診断をさらに行うことを
特徴とする。
では、本発明をわかりやすく説明するために実施の形態
の図と対応づけたが、これにより本発明が実施の形態に
限定されるものではない。
ば、次のような効果を奏する。 (1)請求項1,2に記載の発明では、第1のスイッチ
回路および第2のスイッチ回路で接続を変え、電圧検出
回路により単位電池の電圧を検出して単位電池の充電状
態を診断する一方、電圧検出回路により所定の電圧を検
出して電圧検出回路の故障診断を行うようにした。した
がって、従来技術のような2つの電圧検出回路による故
障診断を不要にし、1つの電圧検出回路で単位電池の電
圧検出と故障診断とを行うことができる。この結果、部
品数を削減して装置のコストが低減されるとともに、部
品数の減少にともなって装置の信頼性が向上する。 (2)請求項2に記載の発明では、電圧発生回路による
発生電圧を容量調整回路を介して電圧検出回路に印加す
るようにしたので、故障診断のために新たな回路を追加
する必要がない。この結果、装置のコスト上昇を抑える
ことができる。 (3)請求項3,4に記載の発明では、電圧検出回路に
より検出した所定の電圧値と、この電圧値に応じて電圧
検出回路の故障診断を行う第1の診断装置による診断結
果とに基づいて、第2の診断装置で故障診断を行うよう
にした。したがって、第1の診断装置の故障と電圧検出
回路の故障とを独立して判定できるから、故障発生時に
復旧作業がしやすくなる。 (4)請求項4に記載の発明では、第1の診断装置と第
2の診断装置との間に設けられる通信回路の故障も判定
できるから、故障発生時に復旧作業がしやすくなる。
施の形態を説明する。図1は本発明の一実施の形態によ
る車両用組電池の全体構成図である。図1において、組
電池は40個のセルC1〜C40が直列に接続されたも
のであり、セルC1〜C40は8個ずつまとめられて5
つのモジュール電池M1〜M5を構成している。なお、
組電池および各モジュール電池を構成するセルの数は本
説明による数量に限定されるものではない。5つのモジ
ュール電池M1〜M5には、それぞれセルコントローラ
C/C1、C/C2、…、C/C5が接続されている。
5つのセルコントローラC/C1〜C/C5は、それぞ
れCPU、ROMおよびRAMを有し、モジュール電池
Mnごとにモジュール電池Mn内の8個のセルを管理す
る。ここで、nは1〜5の整数である。
圧検出回路で、 1.セル電圧検出時に各モジュール電池Mn内の8個の
セルのそれぞれの電圧を検出するとともに、 2.故障診断時に診断用基準電圧を検出する。 さらに、セルコントローラC/Cnは、各モジュール電
池Mn内の8個のセルのそれぞれを容量調整するための
信号を出力する。セルの容量調整については後述する。
セルコントローラC/Cnの電力は、それぞれ各モジュ
ール電池Mnから供給される。
5は、バッテリコントローラB/Cによって管理され
る。バッテリコントローラB/Cは、CPU、ROM、
RAMおよび不図示の通信インターフェイス回路を備え
ている。通信インターフェイス回路は、シリアル通信に
より各セルコントローラC/C1〜C/C5と通信を行
う。バッテリコントローラB/Cは、このシリアル通信
を用いて各セルコントローラC/C1〜C/C5を制御
する一方、各セルコントローラC/C1〜C/C5から
電池情報と診断情報とを受信する。
トローラC/C1〜C/C5の電圧検出回路によって検
出される各モジュール電池Mn内のセルの電圧値であ
る。受信された電池情報は、バッテリコントローラB/
CのRAMに記憶され、セルコントローラC/C1〜C
/C5の制御に利用されたり、不図示の容量計の容量表
示等に利用される。セルの電圧値が所定の電圧範囲より
高いと過充電であり、セルの電圧値が所定の電圧範囲よ
り低いと過放電であり、セルの電圧値から充電状態がわ
かる。また、診断情報は、故障診断時に各セルコントロ
ーラC/C1〜C/C5の電圧検出回路によって検出さ
れる診断用基準電圧値と、故障診断によって異常が検出
された場合の異常フラグである。受信された診断情報
は、バッテリコントローラB/CのRAMに記憶され、
バッテリコントローラB/Cにおける故障診断に利用さ
れる。
のセルコントローラC/C1〜C/C5のそれぞれに対
し、各モジュール電池Mnを構成する各セルの容量調整
を行うための信号が出力される。バッテリコントローラ
B/Cはさらに、不図示の容量計の容量表示を行うため
の電池容量や電池劣化状態の演算を行うとともに、演算
された電池容量や電池劣化状態等の信号を、車両を制御
する不図示のコントローラ等に出力する。バッテリコン
トローラB/Cの電力は、補助電池Bから供給される。
バッテリコントローラB/Cからオン信号が送信される
ことにより電源オンし、オフ信号が送信されることによ
り電源オフする。バッテリコントローラB/Cは、車両
のスイッチおよび組電池の充電のオン・オフに連動して
オン/オフされる。
路ブロック図である。ここではセルコントローラC/C
1を例に上げて説明するが、他のセルコントローラC/
C2〜C/C5もセルコントローラC/C1と同様であ
る。図2において、モジュール電池M1とセルコントロ
ーラC/C1とが接続されている。モジュール電池M1
は8つのセルC1〜C8が直列に接続されて構成されて
いる。セルコントローラC/C1は、電源スイッチSW
mと、中央演算処理回路(以下、マイコン)CPUと、診
断用基準電圧部Vsと、8つの差動増幅部D1〜D8
と、8つの容量調整回路E1〜E8と、8つのセル電圧
検出スイッチSWa1〜SWa8とを有する。診断用基
準電圧部Vsは、電圧レギュレータIC1と、電圧増幅
回路IC2と、セル基準電圧源スイッチSWcとを有す
る。容量調整回路E1〜E8には、それぞれ容量調整回
路スイッチSWb1〜SWb8と、抵抗器R1〜R8と
が設けられている。
ーラB/Cから送られる電源オン信号によってオンさ
れ、バッテリコントローラB/Cから送られる電源オフ
信号によってオフされる。電圧レギュレータIC1は、
モジュール電池M1から電源が供給されると、入力され
た電圧をDC/DC変換して、たとえば、5Vの電圧を
出力する。電圧増幅回路IC2は入力される5Vの電圧
を増幅し、たとえば、30Vの電圧を出力する。セル基
準電圧源スイッチSWcは、マイコンCPUから故障診
断時に送られるオン信号によってオンされ、故障診断後
に送られるオフ信号によってオフされる。
は、それぞれマイコンCPUからセル電圧検出時に送ら
れるオン信号によってオンされ、故障診断時に送られる
オフ信号によってオフされる。8つの差動増幅部D1〜
D8は、セル電圧検出時に、それぞれセルC1〜C8の
端子電圧Vc1〜Vc8を検出し、検出電圧Vd1〜V
d8を出力する。また、故障診断時に、それぞれ診断用
のセル基準電圧を検出し、検出電圧Vd1〜Vd8を出
力する。マイコンCPUにはA/D変換回路が内蔵され
ており、差動増幅部D1〜D8から出力される検出電圧
Vd1〜Vd8をデジタル信号に変換する。マイコンC
PUは、デジタル変換した検出データに基づいてセルC
1〜C8の管理と電圧検出回路の故障診断とを行う。こ
こで、電圧検出回路は、診断用基準電圧部Vs、容量調
整回路E1〜E8、および差動増幅部D1〜D8を含
む。マイコンCPUには通信インターフェイス回路も内
蔵されている。マイコンCPUは、セルC1〜C8の電
池情報と差動増幅部D1〜D8の診断情報とをシリアル
通信によりバッテリコントローラB/Cに送信する。送
信端子がTx、受信端子がRxである。
を放電させる。容量調整回路スイッチSWb1〜SWb
8は、マイコンCPUから送られるオン信号によってオ
ンされ、オフ信号によってオフされる。容量調整回路ス
イッチSWb1〜SWb8がオンされると、対応する抵
抗器R1〜R8を介してセルC1〜C8が放電される。
マイコンCPUは、上述した電圧検出データからセルの
容量のばらつき(詳しくはC1〜C8の平均値より高い
電圧を示す)を判断したセルに対し、このセルに対応す
る容量調整回路スイッチをオンして放電させる。容量調
整回路E1〜E8はさらに、故障診断時にも使用され
る。マイコンCPUは故障診断時に容量調整回路スイッ
チSWb1〜SWb8に対してオン信号を送り、故障診
断後にオフ信号を送る。
チSWa1〜SWa8がオフされるとともに、セル基準
電圧源スイッチSWcがオンされる。このとき、容量調
整回路スイッチSWb1〜SWb8がオンされると、8
つの容量調整回路E1〜E8に電圧増幅回路IC2から
出力される30Vのセル基準電圧が印加される。ここ
で、容量調整回路E1〜E8を構成する各抵抗器R1〜
R8の抵抗値が同じであるので、差動増幅部D1〜D8
のそれぞれには理論上30/8=3.75Vの電圧が印
加される。マイコンCPUは、差動増幅部によって検出
されるセル基準電圧値が、たとえば、3.75Vに対し
て0.15V未満の差異で検出される場合にその差動増
幅部が正常であると判断し、0.15V以上の差異で検
出される場合にその差動増幅部に故障が生じていると判
断する。差動増幅部によって理論上検出されるべき電圧
値(ここでは3.75V)は、マイコンCPUにあらかじ
め与えられている。
ようにシリアル通信で送信される電池情報に基づいてセ
ルコントローラC/C1〜C/C5の制御を行うが、通
常(走行中や充電中)の制御では、電池情報のうちの電
圧検出情報、および故障診断結果から得られる異常検出
情報がセルコントローラC/C1〜C/C5からバッテ
リコントローラB/Cへ送られる。バッテリーコントロ
ーラB/Cは、電圧検出情報に基づいて充放電制御を行
い、異常検出情報に基づいて警告表示等により異常を運
転者に伝えるとともにフェイルセーフ動作(入出力制限
等)を行わせる。
コンCPUで行われる処理をフローチャートを参照して
説明する。図3および図4は、バッテリコントローラB
/CのマイコンCPUで行われる処理の流れを説明する
フローチャートであり、車両のスイッチおよび組電池の
充電のオンに連動して起動する。図3のステップS10
において、マイコンCPUは、イグニッションスイッチ
がオンされたか否かを判定する。イグニッションスイッ
チがオンされている場合はステップS10を肯定判定し
てステップS15へ進み、イグニッションスイッチがオ
ンされていない場合はステップS10を否定判定して判
定処理を繰り返す。
は、セルコントローラC/C1〜C/C5に対して電源
オン信号を送信してステップS20へ進む。ステップS
20において、マイコンCPUは、セルコントローラC
/C1〜C/C5に対して電圧検出回路の故障診断を開
始させる信号を送信してステップS25へ進む。ステッ
プS25において、マイコンCPUは、セルコントロー
ラC/C1〜C/C5から故障診断情報の受信を完了し
たか否かを判定する。診断情報の受信を完了するとステ
ップS25を肯定判定してステップS30へ進み、診断
情報が受信されない場合はステップS25を否定判定し
てステップS20へ戻る。
は、受信した診断情報をRAMに記憶してステップS3
5へ進む。ステップS35において、マイコンCPU
は、セルコントローラC/C1〜C/C5の電圧検出回
路(差動増幅部)によるそれぞれの検出電圧値が正常か否
かを判定する。各差動増幅部による検出電圧値は、各セ
ルコントローラから受信した診断情報の中に含まれてい
る。マイコンCPUは、あらかじめ記憶されている基準
電圧値Vo(ここでは3.75Vとする)と、診断情報の
中の検出電圧値との差異が、たとえば、0.15V未満
であればステップS35を肯定判定してステップS45
へ進み、基準電圧値Voと診断情報の中の検出電圧値と
の差異が0.15V以上であればステップS35を否定
判定してステップS40へ進む。ステップS40におい
て、マイコンCPUは、バッテリコントローラB/Cに
よる診断結果に異常フラグをたててステップS45へ進
む。異常フラグは、異常と診断したセルコントローラに
対応してバッテリコントローラB/CのRAMに記憶さ
れる。
は、セルコントローラC/C1〜C/C5による診断結
果が正常か否かを判定する。各セルコントローラによっ
て異常が診断されている場合は、各セルコントローラか
ら受信した診断情報の中に異常フラグが含まれている。
マイコンCPUは、セルコントローラC/C1〜C/C
5による診断情報の中に異常フラグがない、すなわち、
セルコントローラC/C1〜C/C5によって正常と判
定されている場合にステップS45を肯定判定してステ
ップS50へ進み、セルコントローラC/C1〜C/C
5による診断情報に異常フラグが含まれる、すなわち、
セルコントローラC/C1〜C/C5によって異常が判
定されている場合にステップS45を否定判定してステ
ップS55へ進む。
は、バッテリコントローラB/Cによる診断結果が正常
か否かを判定する。バッテリコントローラB/Cによる
診断結果は、上述したステップS35で否定判定した場
合の異常フラグの有無で判定する。マイコンCPUは、
RAMに異常フラグが記憶されていない場合にステップ
S50を肯定判定してステップS65へ進み、RAMに
異常フラグが記憶されている場合にステップS50を否
定判定してステップS60へ進む。ステップS65にお
いて、マイコンCPUは、セルコントローラC/C1〜
C/C5、およびバッテリコントローラB/Cのいずれ
による診断結果も正常であると判断し、図4のステップ
S80へ進む。また、ステップS50において否定判定
されて進むステップS60において、マイコンCPU
は、セルコントローラC/C1〜C/C5内のマイコン
CPUに故障があると判断し、図4のステップS80へ
進む。
れて進むステップS55において、マイコンCPUは、
バッテリコントローラB/Cによる診断結果が正常か否
かを判定する。マイコンCPUは、バッテリコントロー
ラB/C内のRAMに異常フラグが記憶されていない場
合にステップS55を肯定判定してステップS70へ進
み、RAMに異常フラグが記憶されている場合にステッ
プS55を否定判定してステップS75へ進む。ステッ
プS70において、マイコンCPUは、バッテリコント
ローラB/CとセルコントローラC/C1〜C/C5間
の通信に異常があると判断し、図4のステップS80へ
進む。また、ステップS75において、マイコンCPU
は、電圧検出回路の故障と判断し、図4のステップS8
0へ進む。
は、セルコントローラC/C1〜C/C5に対して各セ
ルの電圧検出値の送信を要求してステップS85へ進
む。ステップS85において、マイコンCPUは、セル
コントローラC/C1〜C/C5からセル電圧値の受信
を完了したか否かを判定する。セル電圧値の受信を完了
するとステップS85を肯定判定してステップS90へ
進み、セル電圧値の受信が完了されない場合はステップ
S85を否定判定してステップS80へ戻る。
は、各セルの電圧値の平均値を演算してステップS95
へ進む。なお、上述したステップS60、ステップS7
0、およびステップS75のいずれかで故障あるいは異
常が判断されている場合には、マイコンCPUはフェイ
ルセーフ動作を行う。すなわち、故障と判断された電圧
検出回路によって検出されるセルの電圧値、セルコント
ローラ内のマイコンCPUに故障があると判断されたセ
ルコントローラから送信される電圧値を用いずに、正常
と判断されるセルの電圧値の平均値を演算する。
は、セル電圧の分布を演算し、演算した平均値と分布と
から異常と思われるセルを特定してステップS100へ
進む。ステップS100において、マイコンCPUは、
セルの電圧平均値とセル電圧の分布により、各セルごと
に容量調整を行う必要があるか否かを判定する。マイコ
ンCPUは、セルに対する容量調整が必要な場合にステ
ップS100を肯定判定してステップS105へ進み、
容量調整が不要な場合にステップS100を否定判定し
てステップS115へ進む。
Uは、容量調整を行う必要があるセルに対して、それぞ
れの容量調整時間を演算してステップS110へ進む。
ステップS110において、マイコンCPUは、セルコ
ントローラC/C1〜C/C5のそれぞれに対して容量
調整が必要なセルごとの容量調整時間を送信し、ステッ
プS115へ進む。容量調整が不要の場合は、容量調整
不要の信号を送信する。ステップS115において、マ
イコンCPUは、セルコントローラC/C1〜C/C5
に対して各セルの電圧検出値の送信を要求してステップ
S120へ進む。ステップS120において、マイコン
CPUは、受信した各セル電圧値に基づいて総電圧、平
均値を演算してステップS125へ進む。
Uは、不図示の容量計の容量表示を行うための電池容量
や電池劣化状態等の演算を行うとともに、演算された電
池容量や電池劣化状態等の信号を車両制御する不図示の
コントローラ等に出力し、ステップS130へ進む。ス
テップS130において、マイコンCPUは、イグニッ
ションスイッチがオフされたか否かを判定する。イグニ
ッションスイッチがオフされた場合はステップS130
を肯定判定してステップS135へ進み、イグニッショ
ンスイッチがオフされていない場合はステップS130
を否定判定してステップS115へ戻る。ステップS1
35において、マイコンCPUは、セルコントローラC
/C1〜C/C5に対して電源オフ信号を送信してステ
ップS140へ進む。ステップS140において、マイ
コンCPUは、バッテリコントローラB/C自身の電源
をオフして図4の処理を終了する。
5の各マイコンCPUで行われる処理をフローチャート
を参照して説明する。図5および図6は、セルコントロ
ーラC/C1〜C/C5のマイコンCPUで行われる処
理の流れを説明するフローチャートであり、バッテリコ
ントローラB/Cから送信されるオン信号によって起動
する。ここでは1つのセルコントローラC/C1につい
て説明するが、他のセルコントローラも同様である。図
5のステップS500において、マイコンCPUは、バ
ッテリコントローラB/Cからのオン信号に基づいて電
源をオンしてステップS510へ進む。ステップS51
0において、マイコンCPUは初期化を行ってステップ
S520へ進む。ステップS520において、マイコン
CPUは自己診断を行ってステップS530へ進む。
Uは、バッテリコントローラB/Cから電圧検出回路の
故障診断を開始する信号を受信すると、容量調整回路ス
イッチSWb1〜SWb8をオン、セル基準電圧源スイ
ッチSWcをオンさせてステップS540へ進む。な
お、この時点でセル電圧検出スイッチSWa1〜SWa
8はオフされている。ステップS540において、マイ
コンCPUは、差動増幅部D1〜D8から出力される診
断用セル基準電圧の検出電圧Vd1〜Vd8を取り込ん
でステップS550へ進む。
Uは、電圧検出回路(差動増幅部)による8つの検出電圧
値がそれぞれ正常か否かを判定する。マイコンCPU
は、あらかじめ記憶されている基準電圧値Vo(ここで
は3.75Vとする)と、差動増幅部による検出電圧値
との差異が、たとえば、0.15V未満であればステッ
プS550を肯定判定してステップS560へ進み、基
準電圧値Voと差動増幅部による検出電圧値との差異が
0.15V以上であればステップS550を否定判定し
てステップS570へ進む。ステップS560におい
て、マイコンCPUは、8つの検出電圧値と判定結果
(正常)とをバッテリコントローラB/Cに送信し、ステ
ップS580へ進む。一方、ステップS570におい
て、マイコンCPUは、異常フラグをたてて、8つの検
出電圧値と判定結果(異常)と異常フラグとをバッテリコ
ントローラB/Cに送信し、ステップS580へ進む。
異常フラグは、異常と診断されたセルに対応してセルコ
ントローラのRAMに記憶される。
Uは、セル基準電圧源スイッチSWcをオフ、容量調整
回路スイッチSWb1〜SWb8をオフさせてステップ
S590へ進む。ステップS590において、マイコン
CPUは、セル電圧検出スイッチSWa1〜SWa8を
オンさせて図6のステップS600へ進む。ステップS
600において、マイコンCPUは、差動増幅部D1〜
D8から出力されるセルC1〜C8の検出電圧Vd1〜
Vd8を取り込んでステップS610へ進む。ステップ
S610において、マイコンCPUは、バッテリコント
ローラB/Cからセル検出電圧の送信要求を受信する
と、8つのセルC1〜C8の検出電圧をバッテリコント
ローラB/Cへ送信してステップS620へ進む。
Uは、バッテリコントローラB/Cからセルの容量調整
時間を受信すると、該当するセルに対応する容量調整回
路スイッチSWb1〜SWb8のいずれかを受信した調
整時間に基づいてオンさせる。なお、バッテリコントロ
ーラB/Cから容量調整不要の信号が送信された場合
は、容量調整を行わずにステップS630へ進む。ステ
ップS630において、マイコンCPUは、差動増幅部
D1〜D8から出力されるセルC1〜C8の検出電圧V
d1〜Vd8を取り込んでステップS640へ進む。
Uは、バッテリコントローラB/Cからセル検出電圧の
送信要求を受信すると、8つのセルC1〜C8の検出電
圧をバッテリコントローラB/Cへ送信してステップS
650へ進む。ステップS650において、マイコンC
PUは、バッテリコントローラB/Cから電源オフ信号
を受信すると、セル電圧検出スイッチSWa1〜SWa
8をオフし、セルコントローラの電源をオフして図6の
処理を終了する。
る。 (1)セルコントローラC/C1におけるセル電圧検出
時に、セルC1〜C8と差動増幅部D1〜D8との間の
セル電圧検出スイッチSWa1〜SWa8をオン(ステ
ップS590)して差動増幅部D1〜D8でセルC1〜
C8の端子電圧Vc1〜Vc8をそれぞれ検出するよう
にした。1つのセルの電圧を1つの差動増幅部で検出す
るので、2つの差動増幅部で検出する場合に比べてコス
トを低減することができる。 (2)セルコントローラC/C1における故障診断時
に、セル電圧検出スイッチSWa1〜SWa8をオフす
るとともに、セル基準電圧源スイッチSWcおよび容量
調整回路スイッチSWb1〜SWb8をオン(ステップ
S530)して診断用基準電圧部Vsから出力される3
0Vの電圧を容量調整回路E1〜E8に印加する。この
とき、差動増幅部D1〜D8のそれぞれで30/8=
3.75Vの電圧を検出し(ステップS540)、3.7
5Vから0.15V以上異なる電圧が検出される場合に
当該差動増幅部の故障を判断する(ステップS550)よ
うにした。したがって、2つの差動増幅部で電圧を検出
し、2つの検出電圧値が異なる場合に2つの差動増幅部
のいずれかの故障を判断する場合と異なり、どの差動増
幅部に故障が生じているかがわかる。 (3)上記(2)の故障診断時に、容量調整回路E1〜E
8を用いて30Vの電圧を分圧し、分圧後の3.75V
の電圧を差動増幅部D1〜D8のそれぞれに印加するよ
うにしたので、故障診断時の基準電圧印加のために新た
な回路を追加する必要がない。この結果、コストの増加
を抑えることができる。 (4)上記(2)において差動増幅部D1〜D8のそれぞ
れで検出した検出電圧値をセルコントローラC/C1か
らバッテリコントローラB/Cに通信インターフェイス
回路を介して送信し(ステップS560およびS57
0)、バッテリコントローラB/C側でも検出電圧値が
3.75Vから0.15V以上異なるか否かを判断する
(ステップS35)ようにした。したがって、セルコント
ローラC/C1側マイコンCPUの判断結果とバッテリ
コントローラB/C側のマイコンCPUの判断結果とに
基づいて、正常を判断(ステップS65)、セルコン
トローラC/C1のマイコンCPU故障を判断(ステッ
プS60)、セルコントローラC/C1とバッテリコ
ントローラB/C間のシリアル通信異常を判断、セル
コントローラC/C1の電圧検出回路の故障を判断(ス
テップS75)できるから、故障原因の切り分けを行う
ことができる。この結果、故障発生時に復旧作業がやり
やすくなる。 (5)セルコントローラC/C1の電源オフ時にセル電
圧検出スイッチSWa1〜SWa8をオフするようにし
たので、セル電圧を検出する回路にセルC1〜C8から
暗電流が流れない。この結果、無駄な電力消費を抑える
とともに、暗電流によて生じる各セル間の容量のばらつ
きを減少させることができる。
説明したが、エンジンとモータとを搭載したハイブリッ
ド車両(HEV)にも本発明を提供することができる。
U、およびバッテリコントローラB/CのマイコンCP
Uは、あらかじめ与えられている基準電圧値Vo(3.
75V)に対して0.15V以上の差異で診断用のセル
基準電圧が検出されると異常と判断するようにしたが、
上述した電圧値は説明に用いた値でなくてもよい。すな
わち、基準電圧値Voを5Vにしてもよいし、0.15
Vを1Vにしてもよい。基準電圧値Voを5Vにする場
合は、診断用基準電圧部Vsから出力される電圧を40
Vにすればよい。
明の実施の形態における各構成要素との対応について説
明すると、セルC1〜40が単位電池に、差動増幅部D
1〜D8が電圧検出回路に、セル電圧検出スイッチSW
a1〜SWa8が第1のスイッチ回路に、診断用基準電
圧部Vsが電圧発生回路に、セル基準電圧源スイッチS
Wcが第2のスイッチ回路に、過充電が充電状態に、セ
ルコントローラC/C1〜C/C5のマイコンCPUが
診断装置および第1の診断装置に、容量調整回路E1〜
E8が容量調整回路に、バッテリコントローラB/Cの
マイコンCPUが第2の診断装置に、通信インターフェ
イス回路が通信回路に、それぞれ対応する。
体構成図である。
理の流れを説明するフローチャートである。
理の流れを説明するフローチャートである。
流れを説明するフローチャートでである。
流れを説明するフローチャートでである。
ブロック図である。
ル、C/C1〜C/C5…セルコントローラ、CPU…
マイコン、 D1〜D8…差動増幅部、
E1〜E8…容量調整回路、 M1〜M5…モジ
ュール電池、SWa1〜SWa8…セル電圧検出スイッ
チ、SWb1〜SWb8…容量調整回路スイッチ、SW
c…セル基準電圧源スイッチ、SWm…電源スイッチ、
Vs…診断用基準電圧部
Claims (4)
- 【請求項1】複数の単位電池で構成される電気車用組電
池を電源として駆動する車両において、 前記単位電池ごとに設けられて単位電池の電圧を検出す
る電圧検出回路と、 前記電圧検出回路と前記単位電池間の接続をオン/オフ
する第1のスイッチ回路と、 所定の電圧を発生する電圧発生回路と、 前記電圧発生回路と前記電圧検出回路間の接続をオン/
オフする第2のスイッチ回路と、 前記第1のスイッチ回路がオンされるとともに前記第2
のスイッチ回路がオフされているとき、前記電圧検出回
路で検出される電圧に応じて前記単位電池の充電状態を
診断する一方、前記第1のスイッチ回路がオフされると
ともに前記第2のスイッチ回路がオンされているとき、
前記電圧検出回路で検出される電圧に応じて前記電圧検
出回路の故障診断を行う診断装置とを備えることを特徴
とする電気車用組電池の電圧検出装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の電気車用組電池の電圧検
出装置において、 前記単位電池ごとに設けられ、前記診断装置により前記
単位電池の容量の調整が必要と診断された場合に当該単
位電池を放電させる容量調整回路をさらに備え、 前記第2のスイッチ回路がオンされると、前記電圧発生
回路により発生された電圧が前記容量調整回路を介して
前記電圧検出回路に印加されることを特徴とする電気車
用組電池の電圧検出装置。 - 【請求項3】複数の単位電池で構成される電気車用組電
池を電源として駆動する車両において、 前記単位電池ごとに設けられて単位電池の電圧を検出す
る電圧検出回路と、 前記電圧検出回路と前記単位電池間の接続をオン/オフ
する第1のスイッチ回路と、 所定の電圧を発生する電圧発生回路と、 前記電圧発生回路と前記電圧検出回路間の接続をオン/
オフする第2のスイッチ回路と、 前記第1のスイッチ回路がオンされるとともに前記第2
のスイッチ回路がオフされているとき、前記電圧検出回
路で検出される電圧に応じて前記単位電池の充電状態を
診断する一方、前記第1のスイッチ回路がオフされると
ともに前記第2のスイッチ回路がオンされているとき、
前記電圧検出回路で検出される電圧に応じて前記電圧検
出回路の故障診断を行う第1の診断装置と、 前記電圧検出回路で検出される電圧と前記第1の診断装
置による診断結果とに基づいて、前記電圧検出回路およ
び前記第1の診断装置の故障診断を行う第2の診断装置
とを備えることを特徴とする電気車用組電池の電圧検出
装置。 - 【請求項4】請求項3に記載の電気車用組電池の電圧検
出装置において、 前記第1の診断装置と前記第2の診断装置との間で前記
電圧検出回路による検出電圧と前記第1の診断装置によ
る診断結果とを授受する通信回路をさらに備え、 前記第2の診断装置は、前記授受された検出電圧と診断
結果とに基づいて、前記通信回路の故障診断をさらに行
うことを特徴とする電気車用組電池の電圧検出装置。
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